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Come progettare un impianto agrivoltaico? Quali accortezze seguire? Ne abbiamo parlato con Fernando Di Benigno – Docente ITA “P. Cuppari” Alanno (PE)/Titolare Studio DB Agricoltura & Energia nel secondo numero di Fruit Journal.

Coniugare la produzione di energia solare con l’attività agricola oggi è realtà. A renderlo possibile, l’agrivoltaico, una tecnologia innovativa dai molteplici vantaggi per l’ambiente, l’agricoltura e l’economia e che – grazie all’ampia disponibilità di terreni agricoli e al clima favorevole – trova in realtà come l’Italia un potenziale di sviluppo notevole.

L’agrivoltaico rappresenta un’innovativa tecnologia che coniuga la produzione di energia solare con l’attività agricola. Si tratta di un sistema integrato che prevede l’installazione di pannelli fotovoltaici su terreni agricoli, in modo da ottimizzare l’utilizzo del suolo, generare energia pulita e allo stesso tempo permettere la coltivazione del suolo stesso. Spesso con il termine agrivoltaico si indicano anche le serre fotovoltaiche, in quest’articolo si affronterà l’argomento analizzando solo gli impianti in pieno campo.

Progettazione, realizzazione e manutenzione di un impianto agrivoltaico

La progettazione di un impianto agrivoltaico richiede un approccio multidisciplinare che coinvolge diverse figure professionali, tra cui agronomi, ingegneri e architetti. Le fasi principali del processo possono essere così riassunte:

1. Analisi del contesto: valutazione del terreno, del clima, delle colture e delle normative locali.
2. Scelta delle colture: individuazione delle specie vegetali e delle metodologie di coltivazione.
3. Progettazione dell’impianto: definizione della disposizione dei pannelli, della loro altezza, inclinazione e tipologia.
4. Realizzazione: installazione dei pannelli, delle infrastrutture di supporto e delle opere di mitigazione e accessorie.
5. Manutenzione e coltivazione: monitoraggio e cura dell’impianto per garantirne la massima efficienza e una produzione agricola costante nel tempo in termini di resa e qualità.

L’analisi del contesto è il primo passo che bisogna compiere; esso coinvolge le figure dell’agronomo e dell’architetto e/o di un esperto in tutela del paesaggio. In questa prima fase va effettuata un’analisi dettagliata del contesto territoriale, tenendo conto soprattutto dei vincoli paesaggistici e idrogeologici in essere, dell’orografia del luogo e dell’ambiente pedoagronomico. Al fine di poter integrare l’impianto agrivoltaico nel contesto territoriale di riferimento è molto importante interloquire con le comunità e le amministrazioni locali. Ad esempio la scelta delle colture va effettuata tenendo conto di quelle tradizionali dell’area e la presenza di  colture DOP e/o IGP.

La scelta delle colture è una delle fasi fondamentali per la progettazione di un impianto agrivoltaico: da essa viene poi definito il layout d’impianto e la distanza e altezza dei pannelli. Teoricamente tutte le colture possono essere integrate in un sistema agrivoltaico, ma bisogna tener conto delle esigenze climatiche delle stesse e delle loro esigenze colturali, che incidono sulla progettazione e manutenzione dei pannelli.

La scelta va effettuata in primis fra colture arboree o erbacee, la preferenza delle une o delle altre incide in maniera profonda sull’altezza dei pannelli e sulla distanza fra le stringhe (per stringhe si intende l’insieme di più pannelli uniti da un’ unica struttura e disposti in maniera lineare).

Infatti, nel caso di specie arboree come ulivo o vite, con le esperienze fino oggi condotte, le scelte sono state realizzate predisponendo i pannelli ad altezze che variano fra i 5 e i 6 metri o in alternativa  predisposte le stringhe a una distanza tale da permettere la meccanizzazione agraria. Questo, però, incide in maniera negativa sulla densità del numero di pannelli, rendendo l’impianto remunerativamente antieconomico. Altro problema è che questa tipologia di impianto si può realizzare esclusivamente su terreni pianeggianti, per cui si dovrebbero escludere i terreni collinari o con altimetria non omogenea.

Per superare i limiti delle distanze fra le stringhe ultimamente si stanno sperimentando pannelli bifacciali, che permettono una maggiore efficienza di produzione di energia elettrica.

In fase di progettazione la scelta di colture erbacee risulta più facile di quelle arboree, ma anche in questo caso bisogna tener conto della gestione delle tecniche colturali.

Se per esempio si effettua la scelta di piante ortive, occorre tener conto del parco macchine presente in azienda, dell’ingombro delle stesse per le operazioni colturali e soprattutto per la raccolta, il tutto al fine di definire le distanze e le altezze dei pannelli. In questo caso i costi saranno di gran lunga inferiori rispetto alla scelta delle colture arboree, andando così ad aumentare la produzione di energia elettrica per unità di superficie e rendendo l’impianto economicamente più remunerativo.

Tenendo conto di quanto sopra descritto, si evince che non tutte le colture sono adatte a essere abbinate a un impianto agrivoltaico. Ci sono colture che hanno un fabbisogno di irraggiamento maggiore di altre – come ad esempio il frumento e il mais – e altre, come alcune varietà di cavolo, zucche, patate, spinaci, lattuga, orzo, avena, piselli, asparagi, carote, finocchi, cipolle, fagioli e alcuni alberi da frutto, come gli agrumi, che con la coltivazione in abbinamento ai pannelli di un impianto agrivoltaico aumentano la resa e la qualità del raccolto.

Una volta scelta la coltura, si procede alla progettazione dell’impianto vera e propria, i cui parametri devono essere dettati dalla tipologia di specie agraria precedentemente individuata.

Definite le distanze e le altezze, i progettisti possono scegliere tra l’utilizzo di pannelli fissi o di pannelli montati su tracker fotovoltaici.

Un tracker fotovoltaico, o inseguitore solare, è un sistema di regolazione automatica dell’orientamento dei pannelli. Il suo scopo è massimizzare la produzione di energia elettrica da parte di un impianto fotovoltaico seguendo il sole durante il suo moto giornaliero e stagionale. Il sistema si basa su sensori che rilevano la posizione del sole nel cielo e attivano i motori per orientare i pannelli. La scelta dei tracker impatta sulla produzione agricola in quanto il movimento del pannello permette un irraggiamento al suolo differente da un pannello fisso. Con l’utilizzo dei tracker la superficie del suolo riceve un parziale irraggiamento su un’area che altrimenti resterebbe sempre in ombra o con un irraggiamento prossimo allo zero, permettendo una maggiore superficie a disposizione delle colture e allo stesso tempo una maggiore produzione di energia elettrica.

 

Inoltre in questa fase vanno individuate le superfici destinate all’installazione dell’impianto di irrigazione.

Essendo precluso in un impianto agrivoltaico l’utilizzo dell’irrigazione per aspersione, bisognerà orientarsi in favore di quello a goccia o utilizzare sprinkler che non bagnano i pannelli. L’acqua di irrigazione, contenente sostanze terrose e altri residui, se va a contatto con la superficie dei pannelli forma una patina che incide negativamente sulla produzione di energia elettrica, in quanto comporta la pulizia dei pannelli con aumento dei costi e quindi una notevole perdita economica.

Un altro parametro al quale bisogna prestare attenzione durante la progettazione è quello paesaggistico per il quale occorre prevedere opere di mitigazione visive come l’utilizzo di alberature perimetrali all’impianto.

Dopo la fase di progettazione dell’impianto si passa alla fase di realizzazione la quale si baserà sul progetto esecutivo che, a sua volta, dovrà tener conto del reale contesto del sito.

In questa fase, al fine di non compromettere i raccolti in essere, bisogna predisporre un preciso cronoprogramma dei lavori.

Altro parametro da tener presente è la predisposizione di spazi di manovra per i mezzi agricoli, normalmente in prossimità dei confini dell’appezzamento.

Una volta realizzato l’impianto ed entrato in esercizio, al fine di garantire la massima produzione in termini di energia elettrica e agricola, bisogna effettuare un’accurata gestione dell’impianto. Questa fase viene definita di manutenzione e coltivazione.

In fase di lavorazioni agricole del suolo, le stesse vanno effettuate in modo da evitare possibili danni ai pannelli. I più comuni sono gli urti fortuiti alle strutture che sorreggono i pannelli o ai pannelli stessi, l’effetto della somministrazione di fitofarmaci e la polvere che si va a creare durante le operazioni di preparazione del letto di semina. In questi casi le soluzioni possono essere varie. In caso di utilizzo dei tracker, al fine di avere più spazio di manovra, si possono far coincidere le operazioni colturali con il periodo di massima inclinazione dei pannelli oppure programmare le operazioni di pulizia degli stessi appena dopo l’irrorazione di fitofarmaci o dopo le operazioni di preparazione del letto di semina. Questi semplici accorgimenti permettono di massimizzare sia la produzione di energia elettrica che agraria.

 

A cura di:
Fernando Di Benigno – Docente ITA “P. Cuppari” Alanno (PE)/Titolare Studio DB Agricoltura & Energia
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